电化学超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器是一种利用电化学双电层储能或在电极材料表面及近表面发生快速可逆氧化还原反应而储能的装置,具有高的比功率、比能量和长的循环寿命.文章综述了超级电容器电极材料的储能机理、特点及应用,并重点介绍了石墨烯、二氧化锰及其复合电极材料在超级电容器中应用的最新研究进展.     

用于低温轴密封的浸铜石墨复合材料

采用石墨作为基体材料,通过真空压力浸渍法,将铜合金浸渍入基体材料,制备了一种浸铜石墨基复合材料。测试了复合材料的硬度、线膨胀系数、导热系数、密度、孔隙率等物理性质,并与基体材料进行了对比。对材料的微观结构观测结果表明:铜合金在复合材料中形成了连续相,显著增强了复合材料的强度。铜合金浸入石墨基体后对石墨基体起到了支撑作用,使复合材料的抗压强提高三倍以上。同时,复合材料的硬度、线胀系数和导热系数有了一定程度的提高。复合材料的摩擦因数较基体有了明显的下降,这是由于浸铜石墨孔隙中形成了连续的网状铜,这对摩擦端面起到了稳定的支撑作用,使得浸铜石墨和对摩副之间形成稳定的石墨膜,起到润滑作用。     

空心微球/网络复合型碳泡沫材料制备与机理分析

在Klett等人于2000年制备的韧带网络型碳泡沫和Bruneten等人在2002年制备了一种空心微球碳泡沫材料结构的基础上,分别经过微观结构优化、碳化、石墨化处理,制备出了一种空心微球/网络复合型碳泡沫材料.扫描电镜和体视显微镜测试结果显示网络韧带和球形空腔呈现明显的空间周期性.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)图谱中,26°处的衍射峰表明该试样具有较高的石墨化特征.同时,对该材料的形成机理进行了分析. 关键词： 碳泡沫 微观结构优化 扫描电镜 X射线衍射     

一种低花费制作碳纳米卷筒的方法

在新近出版的Science周刊上 ,来自美国加州大学 (洛杉矶 )的RichardKaner等报告了一种制作“类碳纳米管”的全新方法 .Kaner所领导的小组曾拥有一项层状化合物胶体悬浮 (col loidalsuspension)技术 .最近 ,他们将该技术用于石墨 ,结果在相对低的温度下制成了 4 0层壁厚的碳纳米卷筒 .新技术的起始材料是石墨和金属钾 .在含水溶液中 ,碱金属钾被插入到石墨的层与层之间 .在超声的作用下 ,被溶液分离的石墨片 (平均 4 0层 )卷起来 ,形成了直径约4 0nm的卷筒 .这样形成的类碳纳米管 ,其两端是开放的 (没有封帽 ) .如果将产物用于吸附气体 (例…     

棕榈酸/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

棕榈酸是有机固液相变材料,本文通过添加膨胀石墨对其性能进行改善并采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、充/放热性能测试对制备出的膨胀石墨质量分数分别为1%,3%,5%,8%的棕榈酸/膨胀石墨复合相变储能材料的结构及热性能进行表征。结果表明,棕榈酸/膨胀石墨复合相变材料保持了膨胀石墨原来疏松多孔的蠕虫状结构,其相变温度与棕榈酸相似,相变潜热与对应质量含量下的棕榈酸相当;随着膨胀石墨添加量的增多,受到黏度和自然对流双重作用的影响,复合相变材料的蓄放热速率先减小后增大,因此适量的膨胀石墨可改善棕榈酸的传热性能。     

掺氟碳纳米管电子性质的研究

利用第一原理方法讨论了掺氟碳纳米管的电子性质.与纯碳管相比,掺氟碳纳米管也能稳定存在,并具有更好的场发射性质.这是原子层次的材料设计.     

不同射频输入功率下制备的氟化类金刚石碳膜疏水性研究

以高纯石墨作靶、氩气（Ar）和三氟甲烷（CHF₃）为源气体,用反应磁控溅射法在不同射频功率下制备了氟化类金刚石碳（F-DLC）膜,并对其疏水性进行研究.双蒸水液滴与膜表面接触角的测试结果表明,所制备薄膜表面的最大水接触角可达115°左右.通过原子力显微镜获得的薄膜表面AFM图谱、拉曼光谱以及傅里叶变换红外光谱探讨了影响薄膜的疏水性的因素.结果表明,薄膜的疏水性与薄膜的表面粗糙度和表面键结构直接相关,表面粗糙度越大,疏水性越好,但与薄膜中的F含量和sp³/sp²的比值并未呈单调增加或减小的对应关系.射频输入功率影响着薄膜的沉积速率,与薄膜表面粗糙度、薄膜中芳香环单核的比例以及薄膜表面的键结构（F的接入方式）直接相关. 关键词： 疏水性 反应磁控溅射 氟化类金刚石膜 射频功率     

中空笼状多孔结构镍钴层状氢氧化物的制备及其电化学性能

超级电容器以功率密度高、寿命长、环境友好等优点在各种能量存储设备中受到广泛关注.所以,提高电极材料的储能性能对超级电容器的开发与应用具有重要的意义.具有特定纳米结构的功能材料作为超级电容器电极材料时具有优异的电化学性能,原因在于其能提供丰富的电化学活性位点、高的比表面积和增加电解质与材料的接触面积.因此,本文以ZIF-67纳米晶为模板,利用硝酸盐刻蚀的方法制备中空笼状镍钴层状氢氧化物(NiCo-LDH),并研究其作为超级电容器电极材料的储能性能.借助X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、低温氮气吸附/脱附和电化学测试等手段分析所得NiCo-LDH的结构、形貌和电化学性能.结果表明:NiCo-LDH由纳米片组装形成中空笼状结构,拥有丰富的介孔和大孔孔道以及较高的比表面积,从而有助于增加电活性位点,促使电解液与电极材料的充分接触,进而显著提高材料的储能性能.当刻蚀用镍、钴盐质量比为1:1时,样品Ni₁Co₁-LDH的比电容可达801 F·g^-1(电流密度为0.5 A·g^-1),且在大电流密度下(10 A·g<...     

一类阴离子自由基液态电极材料研究

将碱金属溶于含有芳香化合物的醚类溶剂,碱金属的一个电子转移给芳香化合物形成一个碱金属离子和一个阴离子自由基,同时溶于醚类溶剂得到一类具有高电子电导率和离子电导率的蓝黑色液体.当碱金属为钠、芳香化合物为联苯、醚类溶剂为乙二醇二甲醚时,其电子电导率和离子电导率分别为8.4×10~(-3)S.cm~(-1)和3.6×10~(-3)S.cm~(-1),电极电位为0.09 V vs.Na/Na~+,适合作为负极材料,具有原材料低廉、易于制备等优点.我们将该液体作为负极,分别以苯醌和蒽醌(AQ)溶液作为正极构建了一种新型二次电池,结果表明以AQ溶液作为正极的电池具有长循环寿命、低成本的优势.该阴离子自由基液态负极材料的提出为开发新型的储能电池提供了新思路.     

射频反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜摩擦特性研究

以高纯石墨做靶,CHF3和Ar气为源气体,采用射频反应磁控溅射法在不同流量比条件下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜.利用原子力显微镜、纳米压痕仪、拉曼光谱和红外光谱、摩擦磨损测试仪对薄膜的表面形貌、硬度、键结构以及摩擦性能做了具体分析.表面形貌测试结果表明,制备的薄膜整体均匀致密,表现出了良好的减摩性能.当CHF3与Ar气流量比r为1:6时,所得薄膜的摩擦系数减小至0.42,而纳米压痕结果显示,此时薄膜的硬度也最高.拉曼和红外光谱显示,随着r的增加,薄膜中的F浓度呈上升趋势,薄膜中的芳香环比例减小.研究表明,F原子的键入方式是影响F-DLC薄膜摩擦系数的一个重要因素,CF2反对称伸缩振动强度的减弱和CC中适量碳氢氟键的形成都能导致薄膜具有相对较低的摩擦系数.     

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Journal of Statistical Physics -     

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